CN1197690C - 气动旋转工具 - Google Patents

Abstract

一种气动旋转工具，包括一个基本由塑料制成的壳体，从而大幅度减小工具的重量和价格。气动马达形成经济装配，同时，当该壳体在冲击下变形时有更高的结构可靠性。该工具包括一个扭矩选择器，该扭矩选择器控制能够进入气动马达的压缩空气的量，从而控制马达的扭矩输出。用户可以将扭矩选择器调节至对应于离散扭矩值的多个设定位置。该工具还包括靠前和靠后的排出孔，这样，气动马达内的背压不能降低马达转速或减小工具功率。

Description

气动旋转工具

技术领域

本发明通常涉及气动旋转工具，尤其是涉及一种改进的气动旋转工具，该气动旋转工具有塑料壳体和可变扭矩设计，以便高效利用压缩空气。

背景技术

本发明尤其涉及一种动力驱动工具，该动力驱动工具使得有套节的输出轴旋转，以便转动紧固元件例如螺栓或螺母。该类型的工具经常用于汽车维修和工业用途。通常，气动旋转工具包括具有多个金属内部部件的金属外壳。尽管全金属结构使得该工具有点重和有点贵，但是由于其金属结构，因此坚固耐用。流过该工具的压缩空气驱动该类型的工具。当空气在工具内膨胀时，它使得内部马达运动，从而驱动该工具。

工具制造商的目的是提供一种气动旋转工具，该气动旋转工具与全金属工具一样耐用，但是某些部分由比金属轻的材料制成，例如塑料，这有利于减小该工具的重量的成本。这样的工具在设计时的一个难点是，塑料的刚性与坚硬金属例如钢相比较小。例如，如果塑料工具跌落到硬表面上，工具内的金属气动马达可能会移动，并将相对于壳体和输出轴错开或倾斜，从而使工具不能使用。该问题使得工具制造商必须制成复杂的内部马达机匣，该内部马达机匣设计成防止马达在壳体中倾斜。例如，美国专利No.5346024(Geiger等)公开了这样一种马达机匣，称为马达缸15。该机匣为柱形形状，有一个封闭端，该封闭端包括多个部件，例如后盖26和孔27，该孔27从封闭端延伸。缸、后盖和孔为单件结构，从而使得该有封闭端的缸更难制造。因此，这些机匣制造成本较高，而这又减轻了其它部件采用较轻和更便宜的材料例如塑料时所带来的成本利益。因此，希望有一种由较轻重量材料和金属部件共同形成的便宜工具。

此外，普通旋转工具通常包括根据用户输入来调节扭矩的机构。一种这样的工具利用气动马达内的背压来调节扭矩输出。当马达内的背压增大时，马达的扭矩输出减小。该设计的效率不高，因为它利用压缩空气的最大流量来驱动工具，但是工作时低于其最大功率。在较低扭矩设置时，由于马达的背压，很大部分的空气绕过马达，并没有对工具作功。因此，需要一种能够通过采用较少压缩空气来更高效地调节扭矩的工具。尤其是，能够减小马达中的背压的工具将更高效工作，从而对于同样工作使用更少的空气。

典型的气动马达包括一转子，该转子有多个叶片，压缩空气能够作用在该叶片上，从而使得转子转动。压缩空气囊(pocket)将容纳于由相邻叶片确定的隔腔中。普通的旋转工具通常在气动马达中有单个排气孔，用于从马达中排出压缩空气。当各马达隔腔经过排气孔时，该隔腔内的大量空气穿过该排气孔并从马达中溢出。在隔腔经过排气孔后仍留在该隔腔内的空气将截留在该隔腔内。当隔腔接近马达循环的终点时，隔腔的容积将减小，隔腔必须压缩该隔腔内的空气，以便使转子继续旋转。压缩隔腔内的空气(背压)减小了转动的转子的旋转速度。背压减小了马达效率，因此，希望有一种能减小气动马达内的背压损失的气动旋转工具。

发明内容

应当知道，本发明的几个目的和特征是：提供一种气动旋转工具，该气动旋转工具的重量和成本由于主要为塑料的壳体而降低；提供这样一种有塑料壳体的工具，该塑料壳体能防止内部部件在冲击作用下错开；提供这样一种工具，该工具能够舒服地握住；提供这样一种有塑料壳体的工具，该塑料壳体能在不需要紧固件的情况下固定部件；提供这样一种气动旋转工具，该气动旋转工具的扭矩可通过用户在四个离散的等级之间进行调节；提供这样一种气动旋转工具，当压缩空气进入工具时，该气动旋转工具对压缩空气进行节流，以便通过减小进入工具的空气的量而高效控制马达的扭矩输出；以及提供这样一种气动旋转工具，该气动旋转工具能减小马达内的背压，并增大马达效率。

为此，本发明提供了一种气动旋转工具，包括：一个壳体，该壳体由塑料制成；一个布置在该壳体内的气动马达；该气动马达包括一个具有封闭端的衬套和一个在所述封闭端处安装在所述衬套上的转子，用于相对于所述衬套而转动；一个第一刚性支架，该第一刚性支架由比所述壳体刚性大的材料制成，该第一刚性支架在该气动马达一端处与该气动马达和壳体配合；一个第二刚性支架，该第二刚性支架由比所述壳体刚性大的材料制成，该第二刚性支架在该气动马达相对端处与该气动马达和壳体配合，该第一和第二刚性支架支承该气动马达，并防止该气动马达在壳体内运动和错开。

其它目的和特征中的一部分在下文中明显说明，一部分在下文中指出。

附图说明

图1是本发明的气动旋转工具的侧视图；

图2是图1中的工具的后视图；

图3是该工具沿包括图2中的线3-3的平面的剖视图；

图3A是图3中的工具的局部放大剖视图，表示手柄；

图3B是进气筒的侧视图；

图3C是该进气筒沿包括图3B中的线3C-3C的平面的剖视图；

图4是局部示意后视图，其中，除去了工具的端盖，以便揭示内部结构和气流；

图5是阀体的后视图；

图6是阀体沿包括图5中的线6-6的平面的剖视图；

图7是阀部件的正视图；

图8是图7中的阀部件的右侧视图；

图9是有扭矩选择器的端盖的后视图，该扭矩选择器位于设定值1处；

图10是图9中的端盖和扭矩选择器的部分剖面的正视图；

图11是有扭矩选择器的端盖的后视图，该扭矩选择器位于设定值2处；

图12是图11中的端盖和扭矩选择器的部分剖面的正视图；

图13是有扭矩选择器的端盖的后视图，该扭矩选择器位于设定值3处；

图14是图13中的端盖和扭矩选择器的部分剖面的正视图；

图15是有扭矩选择器的端盖的后视图，该扭矩选择器位于设定值4处；

图16是图15中的端盖和扭矩选择器的部分剖面的正视图；

图16A是工具的支架板的后视图；

图16B是图16A中的支架板的正视图；

图17是该工具沿包括图1中的线17-17的平面的局部示意剖视图；

图18是工具的支承衬套的端视图；

图19是该支承衬套沿包括图18中的线19-19的平面的剖视图；

图20是流道衬套的正视图；

图21是该流道衬套沿包括图20中的线21-21的平面的剖视图；

图22是第一端盖的后视图；

图23是该第一端盖沿包括图22中的线23-23的平面的剖视图；

图24是第一端盖的正视图；

图25是第二端盖的后视图

图26是该第二端盖沿包括图25中的线26-26的平面的剖视图；

图27是支承衬套和流道衬套沿包括图28中的线27-27的平面的剖视图；

图28是支承衬套和流道衬套沿包括图27中的线28-28的平面的剖视图；以及

图29是工具的垫圈的后视图。

在这些视图中，相同的参考标号表示相同的部件。

具体实施方式

下面参考附图，尤其是参考图1，本发明的气动旋转工具总体以51表示。该工具包括：一壳体53；一莫尔机构(Maurer Mechanism)机匣55(概括地说，第一刚性支架)，该机匣55在壳体前部；一输出轴57；以及一端盖59，该端盖59安装在壳体53的后部。机匣55可以认为是壳体53的一部分，由于在壳体和机匣之间通常均匀的交界面，当看该工具51时，该交界面形成连续轮廓的外观。输出轴57从该莫尔机构机匣55的前端63伸出。莫尔机构机匣55的后端65与壳体53啮合。垫圈67(图3和29)密封莫尔机构机匣55的后端65和壳体53之间的交界面，以便使润滑流体保持在工具51内。垫圈67优选是有纤维材料制成，例如纸张，但是也可以由橡胶、软木、塑料或其它任意合适材料制成。工具51还包括手柄71，该手柄71从壳体53向下延伸，从而允许用户牢固地握住该工具。该手柄71有一附加的软材料外层73，例如橡胶外层，以便缓冲和减小作用在用户手上的压力，同时增加手柄71和用户之间的摩擦，使得该工具51更易于握住。扳机75从手柄71的前部伸出，以便起动该工具51。而且，工具51包括一进气口81，用于向该工具供给压缩空气。进气口81安装在手柄71的下部，并接受空气软管(未示出)，与本领域的普通形式相同。

下面参考图2，工具51还包括旋转选择器阀83，该旋转选择器阀83安装在壳体53的后部，用于选择输出轴57的旋转方向。旋转选择器阀83可在壳体53和端盖59内旋转，以便改变工具51内的压缩空气流，从而控制输出轴57的旋转方向。安装在端盖59上的扭矩选择器85可在端盖内旋转，以便通过对压缩空气流节流而控制工具51的扭矩。在所示实施例中，扭矩选择器85有与四种扭矩设定相对应的四个离散位置。旋转选择器阀83和扭矩选择器85的功能将在后面进一步介绍。

此外，排气口91安装在手柄71的下部，并靠近进气口81(图3)。排气口91包括多个小孔93，用于在排气离开工具51时使该排气扩散，并引导排气离开用户和防止外来物质进入该排气口。

再说明工具51的内部工作，图3所示为工具的侧剖图。通过工具51的气流总体以线A表示。沿着线A的通道，压缩空气首先通过进气口81进入工具51。进气口81包括一个接头81a、一个转环连接器81b和一个进气口筒82，空气通过该进气口筒82(图3-3C)。塑料壳体53通过模制方法形成，其中，成可流动形式的塑料环绕进气口筒82的外部并与其接触。进气口筒包括环形槽82a，当形成壳体53时，塑料例如该环形槽82a。当塑料硬化时，槽82a中的材料形成凸起82b，该凸起82b将进气口筒82插入槽中，以便将进气口81固定在壳体上。壳体53充分包围着进气口筒82，因此，不需要固定装置来将进气口筒保持在壳体内。环绕进气口筒82形成壳体53的优选模制方法是注塑工艺，该工艺是相关技术领域中公知的，并将在后面进一步介绍。

通过卡环81c而使转环连接器绕进气口81的轴线枢轴转动，可以将转环连接器81b安装在接头81a上。也可以考虑不同于卡环81c的其它安装方法，例如球和凹坑，这也在本发明的范围内。O形环81d使接头81a和转环连接器81b之间密封，以便防止进入进气口的压缩空气溢出。卡环81c和O形环81d并不限制转环连接器81b在接头81a上的旋转。接头81a的上端有螺纹，与进气口筒82的下端内部相同。接头81a螺纹拧入进气口筒82的下端，直到接头的凸缘81e抵靠进气口筒的下端。另一个O形环81f使接头81a和进气口筒82之间密封，这样，空气通过进气口筒流向工具的工作部件。六边形键槽82d设计成安装六边形件(该键的一部分由82e表示)，以便使接头81a在进气口筒82中相对于该进气口筒旋转，从而使螺纹82c啮合，并将接头完全拧入筒中。键槽82d和键82e可以形成为能够将力从键传递给接头81a的任意形状(例如星形、正方形、五边形等)。

而且，优选是由橡胶形成的软材料外层73在注塑加工之后过度模制(overmold)在手柄71上。优选是，该过度模制方法使外层直接形成于手柄71上，从而使该外层熔合在手柄的表面上，并向用户提供更可靠的握紧表面。该过度模制方法基本上需要采用稍微比手柄71大的模具，这样，手柄和模具之间的空间可以接受可流动的橡胶材料，在橡胶固化后，该橡胶材料形成手柄的外层73。因为橡胶外层73直接熔合在手柄71上，该层紧贴安装在手柄上，不再需要保持装置。该紧贴安装有助于在工具51使用时保持贴靠手柄71，从而使用户能够牢固握住工具，且在手柄和外层之间没有相互运动。

在进口81之后，空气经过一倾斜阀95，该倾斜阀能够提供拉动扳机75而打开(图3)。该倾斜阀95的详细结构和操作将不在本文中介绍，因为该设计是相关领域公知的。然后，空气经过进口81的其余部分，直到它经过旋转选择器阀83(图3和4)。该旋转选择器阀83包括两个零件，即固定就位的阀体101(图4、5和6)和可在该阀体内旋转的阀部件103(图7和8)。阀体101为柱形，有第一开口端105，以便允许空气进入旋转选择器阀83。该阀部件103引导空气流过阀体101和通过第一侧孔107或第二侧孔109而流出。阀部件103有内部板115，该内部板115可与该阀部件一起旋转，用于引导压缩空气。下面参考图4，当在第一位置时，板115引导空气通过第一侧孔107并进入第一通道117，以便将空气供给总体由119表示的马达(图17)(将在后面介绍)，从而沿正向驱动马达和驱动输出轴57。当在第二位置时(在图4中以虚线表示)，板115引导空气通过第二侧孔109并进入第二通道121，以便将空气供给马达119，从而沿反向驱动马达和驱动输出轴57。阀体101包括一个另外的顶部孔127，该顶部孔127允许在空气引导流过第一通道117或第二通道121的同时，使第二气流流过阀83。该第二气流将在后面详细介绍。

气动旋转工具51是称为气动扳手的各种旋转工具。包含莫尔机构机匣55并将在后面介绍的莫尔机构131(图3)将气动马达119的高速旋转能量转变成输出轴上的离散高扭矩。因为高扭矩的冲击限制在一定期间内，因此，操作人员能够在将比持续施加的高扭矩更大力矩作用在输出轴57上时握住工具51。气动工具用于高扭矩用途，例如拧紧或松开需要高扭矩设置的紧固件。

当空气经过旋转选择器阀83时，空气流过空气通道通向气动马达119。空气通道可以设置有不同通道，如下面将详细介绍的。首先，空气在流向气动马达119的途中经过第一通道117或第二通道121。引导通过第一通道117的空气经过扭矩选择器85(图4)。如前所述，扭矩选择器85控制压缩空气，从而使用户能够将工具51设定成精确的输出扭矩。端盖59安装在壳体53的后部(图3)。形成于端盖59中的四个螺栓孔133接收用于将端盖59和莫尔机构机匣55安装在壳体53上的螺栓135(图3和10)。螺栓135穿过端盖59中的孔133，并经过形成于壳体53中的细长螺栓槽道137和装入在莫尔机构机匣55中的螺纹孔(未示出)，从而将工具部件夹在一起(图2、4和9)。

参考图9-15，扭矩选择器85在端盖59内并在四个离散设定值之间旋转。当选择器85转向各设定值时，小凸起138与端盖59内的四个凹口139中的一个啮合。凸起138弹性形成为从选择器85向外伸出，以便当选择器旋转时与各凹口139啮合。凸起138的运动和使该凸起从凹口139中运动所需力的增大告诉用户该选择器85位于一个离散设定处。图9和10表示了第一设定，这时，流过第一通道117的空气限定为流过固定孔143的空气。固定孔143的横截面积比第一通道117小，从而对流过第一通道的空气进行节流。扭矩选择器117阻止另外的空气通过该第一通道117。第一设定对应于最低扭矩输出，因为第一通道只允许最小量的空气通过。从后面看该力矩选择器85时，力矩选择器上的箭头标记145表示设定值1。

端盖59另外包括用于接收定位销149的定位套节147(图10)。该定位销从端盖59伸出，以便使工具部件彼此相互安装和定位。因为定位销149，工具部件彼此相互正确对齐和定位，从而保证该工具正确装配和工作。安装定位销149的部件将在后面详细介绍。

参考图11和12，箭头标记145表示设定值2，这时，扭矩选择器85的第一孔151与第一通道117的下部153对齐，扭矩选择器的较大的第二孔155与第一通道的上部157对齐。在该结构中，某些空气绕过固定孔143，并通向第一通道117的上部157。尤其是，该空气通过第一通道117的下部153、第一孔151、选择器通道163、第二孔155，最终进入第一通道的上部157。同时，空气继续流过固定孔143，与第一设定相同。因此，通过第一通道117流向气动马达119的空气总量为通过力矩选择器85和固定孔143的空气的总和。与固定孔143相同，该第一孔151控制流过第一通道117的空气的量，从而调节工具功率。

参考图13和14，箭头标记145表示设定值3，这时扭矩选择器85的第二孔与第一通道117的下部153对齐，扭矩选择器的较大的第三孔165与第一通道的上部157对齐。同样，流过第一通道117的空气总量为通过力矩选择器85和固定孔143的空气的总和。采用该选择时，第二孔155和固定孔143的大小控制流过第一通道117的空气的量，从而调节工具功率。

在最后的位置时(图15和16)，箭头标记145表示设定值4，这时扭矩选择器85的第三孔165与第一通道117的下部153对齐，扭矩选择器的、大小与第三孔相同的第四孔167与第一通道的上部157对齐。流过第一通道117的空气总量为通过力矩选择器85和固定孔143的空气的总和。采用该选择时，第三孔165和固定孔143的大小控制流过第一通道117的空气的量，从而将工具功率控制成正向旋转的最大许可扭矩。还可以考虑，在不脱离本发明的范围的情况下，扭矩选择器85可以形成有更少或更多数量的孔。

当压缩空气通过第一通道117和扭矩选择器85时，它在进入气动马达119(图3、16A和16B)之前通过支架板168(概括地说，第二刚性支架)。因此，该第二刚性支架包括一个插入到气动马达和塑料壳体之间的板。支架板168包括多个开口169，用于安装各种工具部件。螺栓开口169A布置在支架板的四角，以便安装螺栓135。旋转选择器阀开口169B允许旋转选择器阀83通过该支架板168。定位开口169C穿过支架板168，用于安装从端盖59的定位套节147伸出的定位销149。通过螺栓135，穿过支架板168的旋转选择器阀83和定位销149、端盖59和支架板定位在合适位置。定位销149的插入保证通过将部件布置成单个正确形状，从而将工具部件正确装配在一起。而且，空气通道开口169D布置在支架板168内，以便与第一通道117或第二通道121配合，从而允许空气从扭矩选择器85向气动马达119运动，如后面的详细介绍。支架板168还包括在板的两面上的橡胶材料外层170，用于与端盖59和气动马达119密封配合。当完全装配后，如后面的详细介绍，支架板168支承塑料端盖59，以便在工具51使用时防止该端盖59弯曲和促进马达119的均匀支承。支架板168优选是由钢制成，尽管在本发明的范围内也可以考虑采用其它金属和具有足以支承塑料端盖59的强度特性的非金属材料。

经过第一通道117、扭矩选择器85和支架板168之后，压缩空气进入气动马达119(图17)。最好如图3和17所示，气动马达119包括柱形支承衬套171、通道衬套173、有多个叶片177的转子175、第一端盖179和第二端盖181。支承衬套171有第一开口端189和第二开口端191，这样，通道衬套173安装在支承衬套内(图27和28)。第一端盖179安装在第一开口端189上，第二端盖181安装在第二开口端191上。第一和第二端盖179、181形成为与支承和通道衬套171、173分开。端盖179、181和衬套171、173可以作为分离的零件经济制造。该设计与包括杯形马达壳体的现有技术的设计完全不同，在现有技术中，该杯形马达壳体将一个端盖与衬套组合成一个单件。这些现有技术设计与本发明相比制造成本更高，因为形成一端封闭且内部加工成柱形的柱体与加工形成端部开口的柱体相比成本更高。

在本发明中，在工具51使用时施加的力的作用下，端盖179、181使支承衬套171和通道衬套179配合支承成相对于壳体53倾斜。三个不同的肩部连接件相互配合，从而使气动马达119、莫尔机构机匣55以及壳体53刚性连接(图3)。第一端盖179有可与莫尔机构的后部内肩195配合的前部外肩。肩部193、195的啮合使莫尔机构机匣55和第一端盖179定位成这两部件沿它们的柱形轴线对齐。此外，肩部195的长度有助于将第一端盖179支承在莫尔机构机匣55内，从而防止当工具受到较大冲击时(例如当跌落时)这两部件错开。第一端盖179还包括一后部外肩201，该后部外肩可与支承衬套171(图3)和定位销202(图25)啮合，该定位销202的一端装在第一端盖的孔202A(图26)内，相对端装在通道衬套173(图28)的孔202B内。定位销202使第一端盖179和通道衬套彼此定位。因为第一端盖179和通道衬套173都为圆形，定位销202有利于在装配时使两部件合适定位。

与支承衬套171相比，通道衬套173从前到后更短，因此，通道衬套173的前表面203设计成与第一端盖179的后表面205平齐配合。支承衬套171超过该表面向前伸出，并与第一端盖179的后部外肩201配合和安装定位销149，该定位销149从支架板168伸出，并穿过第二端盖181中的孔207和进入通道衬套173的孔209中。该肩部201使第一端盖179与支承衬套171和通道衬套173轴向对齐，并防止第一端盖与衬套错开。定位销149定位支架板168、第二端盖181和通道衬套173，并使这些部件相互定位，这与前述销钉大致相同。最后，第二端盖181包括用于与支承衬套171啮合的前部外肩211，它与第一端盖179的后部外肩201类似。从端盖59伸向莫尔机构机匣55的四个螺栓135压紧工具51的内部部件，将端盖179、181牢固安装在支承衬套171上。端盖59、支架板168、壳体53、支承衬套171、通道衬套173端盖179、181以及莫尔机构机匣55的相互作用形成了具有相当刚性和强度的封闭筒。多个互锁肩部接头和由螺栓135引起的压紧力防止该气动马达119相对于壳体53倾斜。气动马达119紧贴安装在壳体53内，从而防止它相对于输出轴57倾斜。

转子175可在通道衬套173中旋转(图3和17)。转子175为整体柱形结构，有从该转子后端伸出的支承轴213和从转子前端伸出的花键轴215。花键轴215有花键部分221和光滑部分223。该光滑部分223装在安装于第一端盖179内的第一球轴承225中，而花键部分221超过该第一端盖179伸出，并与莫尔机构131啮合。花键轴215的花键部分221装于莫尔机构131的有槽的孔227内，该莫尔机构131装于莫尔机构机匣55中(图3)。该莫尔机构131将转子175的高速旋转能量转变成输出轴57上的离散、高冲击性的力矩。这使得用户能在工具将较大的离散冲击力传递给输出轴57时握住该工具51。莫尔机构131是本领域技术人员公知的，因此本文中不进行详细介绍。

支承轴213装在安装于第二端盖181中的第二球轴承233中(图3)。花键轴215和支承轴213总体沿转子175的柱形轴线B延伸，这两套球轴承225、233使得转子能在通道衬套173中自由旋转。转子175的轴线B相对于通道衬套173的中心轴线偏移，且该转子175有多个安装叶片177的纵向槽道235(图17)。叶片177由重量轻的材料形成，并松弛装入槽道235中，这样，端盖179、181和通道衬套173限制了叶片177在气动马达119中沿工具纵向的运动。叶片177在其旋转时从转子175径向向外伸出，从而与通道衬套173的内部接触。当转子175旋转时，相邻的叶片177在马达119中形成多个空腔237以便接受压缩空气。各空腔237由前部叶片177和后部叶片确定，当转子175旋转时，前部叶片引导相邻的后部叶片。当空腔237在经过进口孔245之前，压缩空气推动前部叶片177，从而使转子175旋转。

当空气流过气动马达119时，转子175旋转，使得空气空腔237通过三个阶段：驱动阶段、排气阶段和返回阶段(图17)。空气从扭矩选择器85出来进入进气集管247。然后，迫使压缩空气通过形成于进气集管247中的进口孔245，从而使空气进入转子175和通道衬套173之间的空腔237中。这开始了驱动阶段。当压缩空气推动前部叶片177时，施加在叶片上的力使得转子175沿箭头F所示方向运动。当空气容积在该空腔237中膨胀时，转子175旋转，从而增加叶片177之间的空间的容积。叶片在其槽道235中继续向外运动，从而保持该叶片和通道衬套173之间的密封。

在驱动阶段的末期，当空腔237的容积朝着其最大量增加时，前部叶片177经过在通道衬套173和支承衬套171中的一组靠前的排气孔251(图17、21、27和28)。这些孔251标志着在驱动阶段和排气阶段之间的过渡，允许膨胀的空气从气动马达119内部溢出到在气动马达和壳体53之间的空隙252中的低压区域。离开这些孔251的空气从工具51排出，如后面所述。在排气阶段的初期，空腔237的容积大于循环中的其它任意时刻，因此膨胀到最大容积，然后，当该空腔经过马达119的下部时，该空腔的容积开始减小。当后部叶片177经过靠前的排气孔251时，一些空气仍留在气动马达119内后部叶片之前。当转子175继续转动时，空腔237的容积减小，从而增大空腔内的气压。压缩该空腔将在马达119中产生背压，消耗旋转转子175的能量，并降低转子的转速。为了减小马达119中形成的背压，排气冲程的后期包括靠后的排气孔253，该排气孔253使得残留的空气从气动马达119溢出到排气集管255中。该排气再如后面所述排出工具51。经过靠后的排出孔253标志着过渡到马达119的第三阶段，即返回阶段，这时，空腔237的容积最小。该阶段使得空气叶片177返回到驱动阶段的初期，因此，马达119可以重复其循环。

当马达175旋转时，叶片177持续在其槽道235中径向向内和径向向外运动，从而与通道衬套173相符(图17)。当转子旋转时，转子175的旋转将叶片177径向向外压，但是，当转子转动时，在转子开始到达足够转速以便将叶片向外推之前，叶片最初将难于径向向外运动。当气动马达119内存在有所需的润滑剂时，该问题可能更严重。当叶片177没有从其槽道137中伸出时，空气可能在不象所希望的那样使转子175转动的情况下，简单通过气动马达119流向靠前的排气孔251。为了消除该效果，第一端盖179(图25和26)和第二端盖181(图22-24)各包括一个叶片进气槽道261。在进气集管247中的一些压缩空气在气动马达119的各端流过这些叶片进气槽道261。空气在叶片177后的槽道261中流动，以便将叶片推出槽道235，从而使流过马达119的空气能够推压伸出的叶片。当叶片运动处于驱动阶段的大部分时期时，叶片进气槽道261将空气供给各叶片177。当叶片几乎完全从槽道235中伸出时，槽道261进气停止。当叶片177开始向内朝着转子175的轴线返回时，叶片下面的空气必须溢出，因此，在第一端盖179和第二端盖181上形成叶片出口槽道263。这允许叶片177下面的空气通过槽道263并进入排气集管255。然后，空气可以以与离开靠后的排气孔253的空气相同的方式离开马达119。

再回到离开靠前的排气孔251的排气，这时，空气经过壳体53中的一对孔(未示出)，该对孔将空气引入手柄71中的排气口91(图3)。离开靠后的排气孔253或两个叶片出口槽道263中的一个，并进入排气集管255的排气通过不同通道离开工具51(图4)。该通道引导空气通过第二通道121朝着旋转选择器阀83返回，该旋转选择器阀83使空气转向两个对称的溢流通道269，该溢流通道269导向支承衬套171和第一端盖179压紧壳体53之间的空隙252(图4)。然后，残留的排气与其它排气一起通过该空隙252流向该对孔，并从排气口91排出。

在反向操作时，工具51的工作方式基本相同，除了空气绕过扭矩选择器85。空气通过同一进气口81进入工具51。旋转选择器阀83使空气转向第二通道121，在该第二通道121中，空气通过工具51向上运动，直到它进入排气集管255。然后，空气通过靠后的排气孔253，并进入气动马达119中，在气动马达119中，空气作用在叶片177的相对面上，从而沿相反方向向转子175施加力。靠前的排气孔252的操作基本与正向相同。叶片进气槽道261和叶片出口槽道263的工作与前面相同，除了使空气反向流动。

通常，气动旋转工具几乎整个由高强度金属例如钢制成。这些工具能承受由于正确使用加上跌落或撞击时的偶然冲击而产生的高应力和负载。尽管金属例如钢有足够的强度，但是全金属结构的主要缺点是重量大，材料成本高。本发明的设计通过使工具壳体53由重量轻和便宜的塑料制成而消除该问题。此外，支承衬套171和端盖179、181的设计使得不需要加工用于气动马达的、昂贵的杯形部件。该部件是现有技术的一个很大的缺点。本发明采用简单的衬套171和端盖179、181设计，该设计能够承受使用时的冲击负载，同时部件不需要如现有技术那样进行精心加工。而且，因为在部件之间的四个螺栓135和肩部啮合，衬套171和端盖179、181的设计能防止在工具51内倾斜。

本发明还涉及装配本发明的气动旋转工具51的方法。工具51设计成易于根据下面方法装配。下面所介绍的方法能够用于如前所述的工具51和它的各种部件。气动马达119通过使第一端盖179的后部外肩201与支承衬套171的端部啮合而进行装配。然后，转子175布置在支承衬套171内，这样，花键轴215穿过第一端盖179向外伸出。然后，将多个叶片177纵向插入转子175的槽235中，以便与转子一起在衬套171中旋转。然后，第二端盖181与支承衬套171的相对端和支承轴21啮合，以便使转子175在衬套内旋转，从而构成气动马达119。然后，形成的气动马达119插入壳体53。

再将莫尔机构131插入莫尔机构机匣55，这样，莫尔机构的输出轴57从该机匣中伸出。垫圈67安装在莫尔机构机匣的后端65，并包括四个螺栓口273，用于在螺栓进入莫尔机构机匣的孔(未示出)之前接受螺栓135。然后，莫尔机构机匣55的后端65可以与壳体53配合，以便使莫尔机构131与气动马达119的花键轴215连接。这样，莫尔机构131与气动马达119的转子175共同旋转。再将支架板168和端盖59布置在壳体53的后部，从而将气动马达119装入工具壳体内。

为了将莫尔机构机匣55、壳体53、支架板168和端盖59固定在一起和保证气动马达119以正确方向保持在壳体内，多个螺栓135穿过端盖、支架板和壳体插入。如前所述，这些螺栓135螺纹拧入刚性莫尔机构机匣55，从而将支架板168和端盖59拉向壳体53和将壳体拉向莫尔机构机匣。这些刚性螺栓135和刚性莫尔机构机匣55压紧工具51，这包括将端盖179、181和气动马达119的支承衬套171压到壳体53内，以便使端盖完全位于支承衬套上，从而使马达、壳体、支架板168和端盖59配合成使气动马达在工具内正确对齐。换句话说，气动马达119夹在两刚性部件之间，即支架板168和莫尔机构机匣55之间。支架板168还支承塑料端盖59，以便在工具51使用时防止弯曲和促进马达119的均匀支承。这里所述的方法是优选，尽管可以考虑对这些方法步骤重新排序，这也在本发明的范围内。

优选是，该方法包括还一步骤，在该步骤中，壳体53通过将可流动的塑料供给形成壳体的模具而形成。该可流动的塑料进入模具并环绕工具51的进气口81，从而形成工具壳体53，该工具壳体53有以干涉配合方式装在该壳体内的进气口筒。如上所述，进气口筒81允许源空气进入工具51，以便由气动马达119使用。在本发明的范围内也可以考虑其它形成环绕进气口筒81的塑料壳体53的方法。优选是，该方法还包括在壳体模制步骤之后，将软材料外层73模制在壳体53的、构成手柄71的部分上。

如上所述，应当知道，本发明的几个目的都可以实现，也能获得其它优点。

在介绍本发明元件，或其优选实施例时，冠词“一”、“一个”、“所述”等的意思是有一个或多个该元件。术语“包括”、“有”等将是指包含，意思是还可以有除了所列元件之外的其它元件。

在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种变化，所有包含在上述说明中的内容和附图所示内容都是为了举例说明，而不是为了进行限定。

Claims (12)

1.一种气动旋转工具，包括：

一个壳体，该壳体由塑料制成；

一个布置在该壳体内的气动马达；该气动马达包括一个具有封闭端的衬套和一个在所述封闭端处安装在所述衬套上的转子，用于相对于所述衬套而转动；

一个第一刚性支架，该第一刚性支架由比所述壳体刚性大的材料制成，该第一刚性支架在该气动马达一端处与该气动马达和壳体配合；

一个第二刚性支架，该第二刚性支架由比所述壳体刚性大的材料制成，该第二刚性支架在该气动马达相对端处与该气动马达和壳体配合，

该第一和第二刚性支架支承该气动马达，并防止该气动马达在壳体内运动和错开。

2.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其中：该第二刚性支架包括一个插入到气动马达和所述壳体之间的板。

3.根据权利要求2所述的气动旋转工具，其中：该第二刚性支架由金属制成。

4.根据权利要求3所述的气动旋转工具，其中：该第二刚性支架是金属板，该金属板有弹性材料外层，并与气动马达和所述壳体密封配合。

5.根据权利要求3所述的气动旋转工具，其中：该第一刚性支架包括一金属机匣，其中，该气动旋转工具还包括一输出轴，该输出轴通过所述气动马达啮合旋转，并布置在金属机匣中。

6.根据权利要求5所述的气动旋转工具，其中：该第一刚性支架是一个莫尔机构机匣。

7.根据权利要求1所述的气动旋转工具，还包括：穿过壳体延伸并使第一和第二刚性支架相互连接的紧固件，该紧固件将气动马达夹在第一和第二刚性支架之间。

8.根据权利要求7所述的气动旋转工具，其中：该紧固件是螺栓。

9.根据权利要求8所述的气动旋转工具，其中：所述壳体包括一个安装在该壳体上的端盖，这样，该第二刚性支架安装在所述端盖和壳体之间，螺栓穿过端盖而安装，这样，该第二刚性支架和壳体配合，以便均匀支承气动马达，从而在壳体受到冲击时防止气动马达相对于壳体运动。

10.根据权利要求9所述的气动旋转工具，其中：所述第二刚性支架包括通道开口，用于使端盖和壳体流体连通。

11.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其中：所述衬套包括：第一端盖，该第一端盖封闭所述衬套的第一端；以及第二端盖，该第二端盖封闭所述衬套的第二端。

12.根据权利要求11所述的气动旋转工具，还包括：穿过壳体延伸并使第一和第二刚性支架相互连接的紧固件，该紧固件将气动马达夹在该第一和第二刚性支架之间。

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